Understatement im System

Schütze – Auf den ersten Blick wirken Schütze eher unscheinbar. Doch der Eindruck täuscht. In der Automatisierungstechnik kommt dieser Schnittstelle zwischen den verschiedenen Ebenen und Systemen eine überraschend wichtige Bedeutung zu.

27. Juni 2005

Elektronikkomponenten sind ausgangsseitig unterschiedlich gestaltet. Überwiegend vertreten sind bei Automatisierungssystemen, wie SPSen, digitale Halbleiterausgänge für Gleichspannung. Dabei ist meist die Ausgangsspannung gleichzeitig die Betätigungsspannung für das Schütz oder ein Koppelrelais üblich sind Z4 V DC. Die Ausgangsbelastbarkeit der eingesetzten Halbleiter ist unterschiedlich. Im Leistungsteil dienen die Geräte dem leistungsstarken Schalten und Schützen von Betriebsmitteln, Spannungen bis 690 V zu schalten. Der Begriff Betriebsmittel steht für Motoren, umfasst aber ebenso Ventile als Schnittstelle zur Pneumatik oder Hydraulik und steht für Schnittstellen zu Versorgungsleitungen oder Dosiereinrichtungen.

Bei Motoren muss die hohe Stromstärke als dreiphasiger Drehstrom geschaltet werden. Nötig sind also Leistungsschütze. Konstruktive Merkmale von Schützen sind das magnetische Antriebssystem und der Kontaktapparat. Die Kontakte schalten die Wechsel-, Dreh- oder Gleichstromlast. Bis- her bieten Hersteller von Schützen neben ihrer Standardreihe eine zweite Reihe von Interface-Schützen an. Diese können aufgrund ihrer geringen Anzugs- und Halteleistung direkt aus einer SPS angesteuert werden. Die neuen xStart-Standard-Schütze von Moeller können bis 32 A direkt aus einer SPS angesteuert werden. Die Bevorratung mit einer zweiten Reihe ist nicht notwendig. Möglich macht dies ein neues Antriebssystem für die Schütze oberhalb 12 A. Das Antriebssystem wird elektronisch unterstützt und die Leistungsaufnahme des Antriebs an den jeweiligen Kraftbedarf der Kontakte angepasst. Der Kraftbedarf ist beim Schließen der Kontakte größer als beim geschlossenen Kontaktzustand. Gleichzeitig wird durch die Kraftanpassung die Kontaktlebensdauer erhöht. Ein weiterer Vorteil der neuen Antriebe liegt in der Integration einer schnellen Schutzbeschaltung. Diese reduziert Abschaltspannungsspitzen der Antriebsspulen auf ein unschädliches Maß. Dadurch entfällt eine externe Schutzbeschaltung. Nun sind auch Kontakte zwischen Elektronikausgang und Schützspule, etwa für Sicherheitsverriegelungen, projektierbar.

Die Einschaltspannungssicherheit der xStart-Schütze geht weit über die Anforderungen der Richtlinie IEC / EN 60 947-4-1 oder der harmonisierten DIN VDE 0660 hin-aus. Der zulässige Bereich beträgt für das sichere Einschalten 0,7 x Ucmin 1,2 x Uc-max. Bezogen auf die Bemessungsspannung von 24 V entspricht dies 17 bis 31 V. Die großen Spannungstoleranzen der DC- Antriebe sind auch bei Anwendungen mit hohem Spannungsfall aufgrund langer Leitungen hilfreich. Bei Wechselspannungen führen Kabelkapazitäten zu Abfallverzögerungen. Im ungünstigen Fall fällt ein AC- Schütz an einem langen Leitungsende nicht mehr ab. Hier sind gleichstrombetätigte Schütze vorzuziehen. Die xStart-Schütze DILM von Moeller sind jetzt für AC-3-Leistungen von bis zu 75 kW / 400 V verfügbar. Im Leistungsbereich bis 15 kW liegen weit über 80 Prozent aller Drehstrommotoren. Sie lassen sich nun direkt, ohne weitere Bauteile, mit den digitalen Halbleiterausgängen einer SPS für Gleichspannung verbinden. Bei Ausgangsbaugruppen mit Gleichzeitigkeitsfaktor, lässt es sich leichter projektieren, wenn die Leistungsaufnahme der Schützspulen klein ist und die kritische Gesamtbelastung der Ausgangsbaugruppe nicht erreicht wird. Der Spannungsfall an Halbleiterausgängen ist physikalisch bedingt relativ hoch. Laststrom erzeugt stets Verlustwärme. Durch geringere Spulenströme wird die Wärmebilanz des gesamten Schaltschranks günstiger.

Erschienen in Ausgabe: 02/2004